Question

硫酸的工业制备是一个重要的化工生产过程，但同时在生产过程中会产生大量SO₂等污染物。
（1）将SO₂通入Fe(NO₃)₃溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色，此时若滴入BaCl₂溶液，则会产生白色沉淀。溶液由棕黄色变为浅绿色用离子方程式表示为_____，后又由浅绿色变为棕黄色的离子方程式为_____。
（2）以硫酸工业的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCI为原料可以合成有重要用途的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质。合成路线如下：

写出反应反应Ⅳ的化学方程式                    ；
反应III中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__         __；
反应V在25'C、40%乙二醇溶液中进行，该复分解反应能顺利进行的原因是         。
（3）新型纳米材料氧缺位铁酸锌（ZnFe₂O_x），常温下能使SO₂分解，减小工业废气对环境的影响，它由铁酸锌（ZnFe₂O₄）经高温还原制得，转化流程如下图所示：

若2molZnFe₂O_x与SO₂反应可生成 0.75molS，x＝      ,写出铁酸锌高温下被还原生成氧缺位铁酸锌的化学方程式                   
（4）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术的原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及空气反应生成石膏（CaSO₄.2H₂O），写出该反应的化学方程式         。某电厂用煤300t（煤中含硫的质量分数为2.5%），若燃烧时煤中的硫全部转化为二氧化硫，用该方法脱硫时有96%的硫转化为石膏，则可生产石膏         t。

Answer 1

（共16分）（1）SO₂ + 2Fe³⁺ + 2H₂O＝SO₄^2- + 2Fe²⁺ + 4H⁺（2分）
3Fe²⁺ + NO₃^- + 4H⁺＝3Fe³⁺ + NO↑+ 2H₂O（2分）
（2）NH₄HCO₃ + CaSO₄ + NH₃＝CaCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄ （2分）    1:4（1分）
K₂SO₄在乙二醇溶液中的溶解度小（1分）
（3）3.25（2分）  4ZnFe₂O₄ + 3H₂4ZnFe₂O_3.25 + 3H₂O（2分）
（4）2CaSO₄ + 2SO₂ + O₂ + 4H₂O＝2（CaSO₄.2H₂O）+2CO₂ （2分）     38.7（2分）

试题分析：（1）SO₂具有还原性，铁离子具有氧化性，铁离子能把SO₂氧化生成硫酸，而铁离子被还原为亚铁离子，所以溶液由棕黄色变为浅绿色，反应的离子方程式是SO₂ + 2Fe³⁺ + 2H₂O＝SO₄^2- + 2Fe²⁺ + 4H⁺。由于在酸性条件下，NO₃^－具有强氧化性，能把亚铁离子氧化生成铁离子，因此又由浅绿色变为棕黄色，反应的离子方程式为3Fe²⁺ + NO₃^- + 4H⁺＝3Fe³⁺ + NO↑+ 2H₂O。
（2）反应Ⅳ的反应物有硫酸钙、碳酸氢铵和氨气，生成物之一是碳酸钙，则根据原子守恒可知，另外一种生成物是硫酸铵，因此反应的化学方程式是NH₄HCO₃ + CaSO₄ + NH₃＝CaCO₃↓+ (NH₄)₂SO₄。反应Ⅲ中碳的化合价从0价升高到＋2价，失去2个电子，发生氧化反应，碳是还原剂。S元素的化合价从＋6价降低到－2价，得到8个电子，发生还原反应，即硫酸钙是氧化剂。反应根据电子的得失守恒可知，在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:4。由于K₂SO₄在乙二醇溶液中的溶解度小，能够形成晶体而析出，因此符合复分解反应发生的条件。
（3）ZnFe₂O_X中Fe的平均价态为＋（x－1），而在生成物中铁的化合价是＋3价，则铁在反应中失去（3－x＋1）个电子。而SO₂→S 中S的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，所以根据电子的得失守恒可知，2mol×2×（3－x＋1）＝0.75×4，解得x＝3.25。所以铁酸锌高温下被还原生成氧缺位铁酸锌的化学方程式为4ZnFe₂O₄ + 3H₂4ZnFe₂O_3.25 + 3H₂O。
（4）根据原子守恒可知，反应中还应该有CO₂生成，因此反应的化学方程式是2CaSO₄ + 2SO₂ + O₂ + 4H₂O＝2（CaSO₄.2H₂O）+2CO₂ 。据硫原子守恒可知：
S～～～～～～CaSO₄·2H₂O
32t              172t
300t·2.5%·96%    m
解得m＝＝38.7t₂、硝酸以及铁离子和亚铁离子的性质；氧化还原反应方程式的书写以及有关计算；反应条件的控制；根据方程式进行的有关计算等